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长河落日是圆的吗?

来源:科普时报 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

“单车欲问边,属国过居延。征蓬出汉塞,归雁入胡天。大漠孤烟直,长河落日圆。萧关逢候骑,都护在燕然。”这是诗人王维在开元二十五年,以中央官吏的身份奉命去边疆慰问戍边将士途中写的著名诗篇《使至塞上》。

这一首诗中最精彩的句子是:“大漠孤烟直,长河落日圆。”它由两组景象组成的画面。第一组景象是,黄沙莽莽,无边无际。极目远眺,但见天边有一缕孤烟在升腾,那是烽烟。烽烟是边塞的典型景物,烽烟是边地报警或报平安的信号,夜举火,叫烽;白天烧狼粪,举烟,叫燧。从画面构图的角度说,在碧天黄沙之间,添上一柱白烟,“孤烟直”成为整个画面的中心,突出了边塞气氛。另一组景象是长河落日。时当傍晚,诗人望着蜿蜒的河道。落日低垂河面,河水闪着粼粼的波光。在大漠孤烟和长河的相伴之下,红日恍然坠落于长河之中,一幅宏伟的画卷就展示在我们的面前。一个“圆”字刻画出河上落日的景色特点,使整个画面更显得雄奇瑰丽。它把沙漠中的景象写得既凄凉又宏伟。这两句话写得确实很真实,它不仅文字很美,其中所包含一些科学知识描述得也很恰当。

为何白天烧狼粪?烽火台上的狼粪燃烧不完全,会产生大量的烟, 由于狼烟中相当一部分的烟雾颗粒直径比入射的阳光的波长大,在颗粒的表面反射时,反射光为白光,有些颗粒的直径可能比波长小,它散射蓝光,故呈现白中夹蓝的灰白色。因为狼烟是反射光线人才能看见,所以只能白天使用。

为什么会形成一个烟柱呢?在狼粪燃烧时,产生的热量把周围的空气烤热,并使之膨胀变得稀薄,空气密度变小,浮力增大,带着烟的热空气就会徐徐上升。热空气上升就是因为地球引力和空气的浮力两种力相互作用造成的。热空气的密度小于冷空气的密度,热空气就会受到一个向上的浮力,当浮力大于重力时热空气就会向上移动,形成上升气流。热空气上升后留下的空缺,冷空气就从四面八方不断地流过来补充……就这样周而复始,就形成了一股上升的气流,如果没有风就会形成一条白色的烟柱。

很多人对“长河落日圆”有不同的看法,他们认为,落山时的太阳不是圆的而是扁圆的。落日为什么是扁的呢?这是光的折射现象所造成的。

不少人都有这样的经验:把筷子斜插入一只盛水的杯子里,筷子看起来像被折成两段似的,这就是光的折射现象。光在密度大的物质中跑得慢,在密度小的物质中跑得快。水的密度比空气大,于是,光在水和空气的界面上传播速度突然改变,造成光线曲折。

那么在空气中光线会不会曲折呢?在一定条件下也会产生这样的现象。原来,由于地心引力的作用,空气的密度也不是均匀的。地球表面大气密度大,越往高处空气越稀薄,密度越小。太阳光在到达地面前,先要穿过大气层,阳光受到大气折射的作用,稍稍向下弯曲。由于地球表面和大气层都是弯曲的,接近地平线的太阳的光线穿过大气层时,它穿过的空气层距离增大,当光线穿过的空气层越厚,弯曲的程度越大,当太阳落山时,阳光斜着通过大气,太阳的下部边缘看来是在地平线上,如果太阳光不发生折射的话,那么太阳下部边缘实际上已经在地平线以下了。同时,太阳的上部边缘看来是在比没有折射时的实际位置也低一些。产生的折射已经可以使人明显地感觉到,落日的上端和下端光线曲折得不一样,看起来太阳就有些扁了。

这样一来,王维的“长河落日圆”似乎有些不正确了,这个结论下得还太早了。我们的眼睛在正常的情况下,对物体形象的判断有很高的准确度。但是在特殊的条件下,眼睛对物体形象常常会做出某种错误判断,这是一些生理和心理上的现象,称为“错觉”或“幻觉”。很多人都知道,人的衣着会引起身材长短的错觉,衣服上有横条纹可以令人产生矮胖的印象,人穿带竖条纹的衣服就显得瘦长。所以胖的人穿竖条纹的衣服可使人感觉不是太胖,瘦高个的人穿横条纹的衣服又可使人觉得较为丰满。

现在,我们再来看一看王维的诗句“大漠孤烟直,长河落日圆。”如果大漠的孤烟正好耸立在落日前面,这时被人们看扁了的落日在孤烟的衬托下又会变得圆起来了。

太阳是圆的,只不过是因为光线的折射我们看见它是扁圆的,在孤烟的衬托下,因为我们“视错觉”又被“拉”成圆形。王维观察到的落日的确是圆形的。“长河落日圆”并没有错。

(作者系中国科技馆研究员)

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